CN107872070A - 光伏微网系统及其控制方法 - Google Patents

光伏微网系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏微网系统及其控制方法,其中,光伏微网系统包括:光伏发电系统,光伏发电系统包括光伏面板和光伏逆变器;光伏储能系统,光伏储能系统包括储能电池、电流传感器和DC/DC模块,DC/DC模块的第一端与光伏面板的输出端连接,DC/DC模块的第二端与储能电池连接,DC/DC模块的第三端通过电流传感器与光伏逆变器的直流侧相连,DC/DC模块用以根据光伏面板的输出电压、光伏逆变器的直流侧的电流计算光伏逆变器的输出功率,并根据光伏逆变器的输出功率、光伏面板的输出电压和储能电池的SOC调整光伏储能系统的工作状态。该系统结构简单,自主性好,不影响电网和光伏逆变器的交流谐波,光伏面板能量利用率高。

Description

光伏微网系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及光伏微网技术领域,具体涉及一种光伏微网系统及其控制方法。
背景技术
太阳能作为一种绿色能源,是一种取之不尽,用之不竭的清洁能源。利用太阳能进行光伏发电,可以极大的减少对化石能源的依赖,减小使用化石能源时产生的环境污染。但是光伏发电受光照和温度的影响,在外部环境快速变化时,光伏发电功率也会快速变化,从而无法保证向电网稳定地输出功率。
为了使光伏发电输出功率更平滑,可以在光伏发电系统中加入储能系统。目前光伏储能系统在光伏逆变器的交流侧接入,由DC/AC和储能电池组成,其硬件拓扑结构可如图1所示。该技术充放电策略是:在光伏发电时段,将所有的光伏逆变器输出的电能储存在电池里,然后定时以一定的功率将储存的能量送入电网。
但上述技术由于储能系统在光伏逆变器的交流侧接入,系统输出功率受限于光伏逆变器的额定功率,而无法适用于光伏面板发电功率大于光伏逆变器额定功率的情况,会造成光伏能量的浪费;同时,在交流侧接入储能系统时,会影响电网和光伏逆变器的交流谐波。另外,对于上述技术的充放电控制策略,由于电池需要吸收光伏发电时段产生的功率,故需电池的容量很大才能满足储能的要求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此,本发明的第一个目的在于提出一种光伏微网系统。该系统不仅能够平滑和稳定光伏逆变器输出功率,还能够提高对光伏面板能量的利用率。
本发明的第二个目的在于提出一种光伏微网系统的控制方法。
为达到上述目的,本发明第一方面实施例提出了一种光伏微网系统,包括:光伏发电系统,所述光伏发电系统包括光伏面板和光伏逆变器,其中,所述光伏逆变器的直流侧与所述光伏面板的输出端相连,所述光伏逆变器的交流侧与电网相连;光伏储能系统,所述光伏储能系统包括储能电池、电流传感器和DC/DC模块,其中,所述DC/DC模块的第一端与所述光伏面板的输出端连接,所述DC/DC模块的第二端与所述储能电池连接,所述DC/DC 模块的第三端通过所述电流传感器与所述光伏逆变器的直流侧相连,所述DC/DC模块用以根据所述光伏面板的输出电压、所述光伏逆变器的直流侧的电流计算所述光伏逆变器的输出功率,并根据所述光伏逆变器的输出功率、所述光伏面板的输出电压和所述储能电池的SOC(State of Charge,荷电状态)调整所述光伏储能系统的工作状态,以使所述储能电池存储所述光伏面板输出的直流电能或输出所述储能电池存储的直流电能。
本发明实施例的光伏微网系统,结构简单,自主性好,在光伏面板的能量充足时,吸收光伏逆变器无法并网的功率,在光伏逆面板功率不足时,补偿光伏逆变器的直流侧功率,且不影响电网和光伏逆变器的交流谐波,由此,能够在平滑和稳定光伏逆变器输出功率的同时,提高对光伏面板能量的利用率。
为达到上述目的,本发明第二方面实施例提出了一种光伏微网系统的控制方法,包括以下步骤:获取光伏面板的输出电压、光伏逆变器的直流侧电流和储能电池的SOC;根据所述光伏面板的输出电压、所述光伏逆变器的直流侧的电流计算所述光伏逆变器的输出功率;获取光伏储能系统的工作状态;根据所述光伏逆变器的输出功率、所述光伏面板的输出电压、所述储能电池的SOC,调整所述光伏储能系统的工作状态,以使所述储能电池存储所述光伏面板输出的直流电能或输出存储的直流电能。
本发明实施例的光伏微网系统的控制方法,在光伏面板的能量充足时,吸收光伏逆变器无法并网的功率,在光伏逆面板功率不足时,补偿光伏逆变器的直流侧功率,且不影响电网和光伏逆变器的交流谐波,由此,能够在平滑和稳定光伏逆变器输出功率的同时,提高对光伏面板能量的利用率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是相关技术中的光伏微网系统的结构示意图;
图2是根据本发明的一个实施例的光伏微网系统的结构示意图;
图3是根据本发明一个实施例的BUCK-BOOST拓扑结构示意图;
图4是根据本发明一个实施例的光伏微网系统的工作原理示意图;
图5是根据本发明一个实施例的光伏微网系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的光伏微网系统及其控制方法。
图2是根据本发明一个实施例的光伏微网系统的结构示意图。如图2所示,该光伏微网系统包括:光伏发电系统100和光伏储能系统200。
其中,光伏发电系统100包括光伏面板110和光伏逆变器120,光伏逆变器120的直流侧与光伏面板110的输出端相连,光伏逆变器120的交流侧与电网相连;光伏储能系统200包括储能电池210、电流传感器220和DC/DC模块230,DC/DC模块230的第一端与光伏面板110的输出端连接,DC/DC模块230的第二端与储能电池210连接,DC/DC模块230的第三端通过电流传感器220与光伏逆变器120的直流侧相连,DC/DC模块230用以根据光伏面板110的输出电压、光伏逆变器120的直流侧的电流计算光伏逆变器120的输出功率,并根据光伏逆变器120的输出功率、光伏面板110的输出电压和储能电池210的SOC调整光伏储能系统200的工作状态,以使储能电池210存储光伏面板110输出的直流电能或输出储能电池210存储的直流电能。
具体地,DC/DC模块230通过电流传感器获取光伏逆变器120直流侧电流,通过内置的电压检测模块获取光伏面板110的输出电压,通过与储能电池210关联的BMS(BatteryManagement System,电池管理系统)获取储能电池的SOC。当光伏面板110的能量充足,即光伏面板110的输出功率大于光伏逆变器120的额定功率时,光伏面板110输出的直流电能不仅能够满足光伏逆变器120输出至电网的需求,而且还有结余,此时,光伏储能系统200可以吸收光伏面板110的结余直流电能。当光伏面板110的能量不足,即光伏面板110的输出功率小于光伏逆变器120的额定功率时,光伏面板110输出的直流电能不能够满足光伏逆变器120输出至电网的需求,此时,光伏储能系统200可以根据储能电池的SOC输出存储在储能电池210中的直流电能,以补偿光伏逆变器120的直流侧功率,使光伏逆变器120的输出功率更加平滑和稳定。
可以理解,在光伏储能系统200吸收电能时,光伏面板110的输出功率为光伏逆变器120的输出功率Ppv与光伏储能系统200的充电功率之和;在光伏储能系统200输出电能时,光伏面板110的输出功率为光伏逆变器120的输出功率与光伏储能系统200的放电功率之差。其中,光伏逆变器120的输出功率Ppv等于光伏面板110的输出电压Upv与光伏逆变器120的直流侧Ipv的电流的乘积。
可选地,DC/DC模块230可以通过CAN通信线与BMS进行通信。
由此,该光伏微网系统中光伏储能系统的设置,不仅能够平滑和稳定光伏逆变器的输 出功率,而且能够提高光伏面板能量的利用率。
在本发明的实施例中,DC/DC模块230可以采用如图3所示的BUCK-BOOST拓扑结构,DC/DC模块230的第一端为高压侧,DC/DC模块230的第二端为低压侧。
可以理解,本发明实施例的光伏逆变器120为并网光伏逆变器,即光伏逆变器120运行时可以将光伏面板110输出的低压直流电经高频直流转换后变成高压直流电,再经逆变转换为向电网输出的与电网电压同频、同相的交流电。
在本发明的一个实施例中,光伏储能系统200的工作状态包括停止状态和运行状态,其中,运行状态包括充电工况、放电工况和保护性充电工况。
需要说明的是,在本发明的实施例中,光伏逆变器120可以对光伏面板110的工作点进行MPPT(Maximum Power Point Tracking,最大功率点追踪)控制,通过实时改变光伏发电系统100的工作状态,跟踪光伏面板110的最大工作点,从而实现光伏发电系统100的最大功率输出,即光伏逆变器120的最大功率输出。
具体地,如图4所示,在本发明的一个示例中,光伏储能系统200处于停止状态时,DC/DC模块230用于:
在储能电池210未充满电(即储能电池210的SOC小于1),光伏面板110的输出电压Upv大于光伏储能系统200的启动电压,且光伏逆变器120的输出功率Ppv大于匹配目标功率,并持续第一预设时间时,控制光伏储能系统200启动并进入充电工况运行。由此,在光伏面板110的能量充足时,不仅可以使光伏逆变器120接收光伏面板110输出的直流电,并将直流电转换为交流电,满足电网需求,还可以通过DC/DC模块230将多余的能量存储在储能电池210中。
在储能电池210的SOC大于SOC阈值,光伏面板110的输出电压Upv大于光伏储能系统200的启动电压,光伏逆变器120运行,且光伏逆变器120的输出功率Ppv小于匹配目标功率,并持续第二预设时间时,控制光伏储能系统200启动并进入放电工况运行。由此,通过DC/DC模块230控制储能电池210放电,使光伏储能系统200对光伏逆变器120的直流侧功率(即光伏逆变器120的输出功率Ppv)进行补偿。
在储能电池210的SOC小于SOC反充限值,且光伏面板110的输出电压Upv大于光伏储能系统200的启动电压,并持续第三预设时间时,控制光伏储能系统200启动并进入保护性充电工况运行,以保证储能电池210在静置时不会被放空。
其中,光伏储能系统200的启动电压可以根据光伏储能系统200的具体电路组成而设定。上述匹配目标功率小于光伏逆变器120的额定功率,以保证光伏逆变器120的输出功率大于或小于匹配目标功率后,光伏储能系统200有更多的时间响应,以进行充放电。
在本发明的第二个示例中,光伏储能系统200运行在充电工况下时,DC/DC模块230具体用于:在光伏逆变器120的输出功率Ppv小于可充电功率限值时,控制光伏储能系统200切换至放电工况运行;以及在储能电池210的SOC大于或等于SOC高限值,且光伏逆变器120停止运行,并持续第四预设时间时,控制光伏储能系统200进入停止状态。
其中,可充电功率限值等于DC/DC模块230允许的充电功率与储能电池210允许的充电功率中的最小值。
在本发明的第三个示例中,光伏储能系统200运行在放电工况下时,DC/DC模块230具体用于:在光伏逆变器120的输出功率Ppv大于可放电功率限值时,控制光伏储能系统200切换至充电工况运行;以及在储能电池210的SOC大于SOC反充限值且小于SOC低限值,或者,光伏面板110的输出电压Upv小于光伏逆变器120的正常运行电压,并持续第五预设时间时,控制光伏储能系统200进入停止状态。其中,光伏逆变器120的正常运行电压可以根据光伏逆变器120的具体电路组成而设定,具体为光伏逆变器120正常运行时的最低电压。
其中,可放电功率限值等于DC/DC模块230允许的放电功率与储能电池210允许的放电功率中的最小值。
具体而言,上述使光伏储能系统200中DC/DC模块230的充放电功率限制在一定范围内,是为了确保储能电池210不会出现过充、过放以及电压突变的情况,保证储能电池210的安全和光伏储能系统200的稳定;同时确保DC/DC模块230运行过程中不会出现温度过高的现象,保证DC/DC模块230的安全。
在本发明的第四个示例中,光伏储能系统200运行在保护性充电工况下时,DC/DC模块230具体用于:在储能电池210的SOC大于或等于SOC低限值,或者,光伏面板110的输出电压Upv小于光伏逆变器120的正常运行电压,并持续第六预设时间时,控制光伏储能系统200进入停止状态。
可选地,第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间、第四预设时间、第五预设时间和第六预设时间可以是相同的,如5s、7s等,其也可以是不同的,在此不做限定。
在本发明的一个实施例中,SOC反充限值小于SOC低限值,SOC低限值小于SOC阈值,SOC阈值小于SOC高限值。上述SOC的各个限值的具体取值可以根据光伏微网系统进行设置,在此不做限定。
需要说明的是,DC/DC模块230调整光伏储能系统200的工作状态的过程中,控制策略可以包括周期控制、充放电功率控制、限功率控制、零功率匹配、光伏逆变器输出功率调整五种控制策略。
具体而言,对于周期控制策略,调整周期需要根据光伏逆变器120的MPPT的周期进行设置,该调整周期应大于光伏逆变器120的追踪周期,由此,保证光伏储能系统200工作时,不会对光伏逆变器120的MPPT产生影响。
对于充放电功率控制策略,在光伏储能系统200运行在充/放电工况下时,DC/DC的目标功率(即上述控制过程中的匹配目标功率)可用下式(1)表示:
Pobj+=(匹配光伏功率比例*Prate–Ppv′) (1)
其中,Pobj为DC/DC模块230的目标功率,Prate为光伏逆变器120的额定功率,Ppv′为光伏逆变器120的当前输出功率,匹配光伏功率比例为光伏逆变器120的稳定输出功率与光伏逆变器120的额定功率的比值,该比例的取值范围可以为0~1。
由此,在储能电池210的SOC允许的情况下,光伏储能系统200可以通过吸收超出匹配光伏功率比例的能量或补足低于该比例的能量,来保证光伏逆变器120的输出功率,以使其稳定在匹配目标功率附近,减少并网功率的波动。同时,为保证匹配光伏时不影响光伏逆变器120的运行,将(匹配光伏功率比例*Prate–Ppv′)限制在一定范围内,确保光伏储能系统200的功率变化时不会影响光伏逆变器120的MPPT。
对于限功率控制策略,是将光伏储能系统200中的DC/DC模块230的充放电功率限制在一定范围内,以确保电池不会出现过充、过放以及电压突变的情况,保证储能电池210的安全和光伏储能系统200的稳定;同时确保DC/DC模块230工作过程中不会出现温度过高的现象,保证DC/DC模块230的安全。
其中,DC/DC模块230的放电功率不超过DC/DC模块230允许放电功率与储能电池210允许放电功率的最小值,DC/DC模块230的充电功率不超过DC/DC模块230允许充电功率与电池允许充电功率的最小值。
对于零功率匹配策略,是为了保证储能电池210的寿命,在匹配光伏模式下为储能电池210保留一定的SOC(即上述SOC低限值)。当储能电池210的SOC小于或等于SOC低限值时,DC/DC模块230将放电功率限值调整为0kW,DC/DC模块230不再对外放电;光伏储能系统200工作过程中,如果光伏面板110的输出电压小于光伏逆变器120的MPPT最小追踪电压,光伏储能系统200充放电功率限值调整为0kW。
对于光伏逆变器120的输出功率调整策略,是为了保证电网限制光伏逆变器120的输出功率时,光伏储能系统200能够快速的响应。当电网公司下发的光伏逆变器的输出功率发生变化时,DC/DC模块230将该输出功率作为DC/DC模块230匹配光伏模式下光伏逆变器120的额定功率,同时根据该额定功率计算DC/DC模块230的输入/输出功率。
另外,在本发明的实施例中,对于光伏储能系统200运行时可能存在的异常情况,如光伏逆变器120停机、电压异常和储能电池210反充等,可进行如下处理:
对于光伏储能系统200运行过程中光伏逆变器120停机情况处理:如果光伏储能系统200运行在充电工况下,则DC/DC模块230控制储能电池210保持当前充电功率存储光伏面板的直流电能;如果光伏储能系统200运行在放电工况下,则DC/DC模块230控制光伏储能系统200进入停止状态。
对于光伏储能系统200运行过程中电压异常情况处理:光伏逆变器120的MPPT追踪过程中,光伏面板110的输出电压低于储能电池210的电压时,由于DC/DC模块230采用如图3所示的BUCK-BOOST拓扑结构,DC/DC模块230两侧存在压差,储能电池210的电能会直接通过DC/DC模块230中的续流二极管流向高压侧,此时电流的大小不可控。为了防止出现上述情况,当高压侧(光伏侧,即光伏面板110的输出端)与低压侧(电池侧,即储能电池210的两端)电压差值小于预设值(如0V)时,DC/DC模块230可以控制光伏储能系统200进入停止状态,并可以发出故障警报。
对于光伏储能系统200运行过程中储能电池210反充情况处理:由于光伏储能系统200在停止状态下会自耗电,导致储能电池200静置一段时间后电量减小。为了保证储能电池210在静置时不会被放空,可以设置储能电池210的SOC反充限值,当储能电池210的SOC低于SOC反充限值,且光伏面板110的输出电压大于光伏储能系统200的启动电压时,光伏储能系统200进入保护性充电工况运行。
具体地,光伏储能系统200在保护性充电工况下运行时,如果光伏面板110的输出电压大于光伏逆变器120的正常运行电压,则DC/DC模块230的充电功率以预设功率步长增加;如果光伏面板110的输出电压大于小于光伏逆变器120的正常运行电压,则DC/DC模块230的充电功率以预设功率步长减小,直至最小为0kW。
为了便于本领域普通技术人员理解本发明实施例的光伏微网系统,可以结合晴天全天的光照情况及图4进行说明:
(1)时间段:早晨
光伏面板110的能量不足,光伏逆变器120的输出功率小于电网功率限值(即匹配目标功率),光伏储能系统200保持在停止状态;如果储能电池210的SOC小于SOC反充限值,且光伏面板110的输出电压大于光伏储能系统200的启动电压,并持续一段时间,则DC/DC模块230控制光伏储能系统200启动并进入保护性充电工况,并控制储能电池210充电至SOC低限值。
(2)时间段:早晨至正午
随着光伏面板110能量的增加,光伏逆变器120的输出功率大于电网功率限值,且此时储能电池210的SOC小于1,并持续一段时间,DC/DC模块230控制光伏储能系统200切换至充电工况,即控制储能电池210充电。
(3)时间段:正午
光伏储能系统200保持充电工况运行,将超出电网功率限值的光伏功率吸收到储能电 池210中;当光伏逆变器120的输出功率小于可充电功率限值时,光伏储能系统200转放电工况运行,以补偿光伏逆变器120直流侧的功率。
(4)时间段:下午至傍晚
当光伏逆变器120的输出功率小于可充电功率限值时,光伏储能系统200转放电工况运行;当光伏逆变器120的输出功率大于可放电功率限值时,光伏储能系统200转充电工况运行。
(5)时间段:傍晚
光伏储能系统200在放电工况下运行,储能电池210的SOC逐步减少,当储能电池210的SOC小于SOC低限值后,光伏储能系统200进入停止状态。
(6)时间段:夜间
光伏面板110无能量输出,光伏储能系统200处于停止状态。
本发明实施例的光伏微网系统,结构简单,自主性好,在光伏面板的能量充足时,吸收光伏逆变器无法并网的功率,在光伏逆面板功率不足时,补偿光伏逆变器的直流侧功率,且不影响电网和光伏逆变器的交流谐波,由此,能够在平滑和稳定光伏逆变器输出功率的同时,提高对光伏面板能量的利用率。
基于上述实施例的光伏微网系统,本发明提出了一种光伏微网系统的控制方法。
图5是根据本发明一个实施例的光伏微网系统的控制方法的流程图。如图5所示,该控制方法包括以下步骤:
S101,获取光伏面板的输出电压、光伏逆变器的直流侧电流和储能电池的SOC。
S102,根据光伏面板的输出电压、光伏逆变器的直流侧的电流计算光伏逆变器的输出功率。
S103,获取光伏储能系统的工作状态。
S104,根据光伏逆变器的输出功率、光伏面板的输出电压、储能电池的SOC,调整光伏储能系统的工作状态,以使储能电池存储光伏面板输出的直流电能或输出存储的直流电能。
在本发明的一个实施例中,光伏储能系统的工作状态包括停止状态和运行状态,其中,运行状态包括充电工况、放电工况和保护性充电工况。
具体地,在本发明的一个示例中,光伏储能系统处于停止状态时,如果储能电池未充满电,光伏面板的输出电压大于光伏储能系统的启动电压,且光伏逆变器的输出功率大于匹配目标功率,并持续第一预设时间,则控制光伏储能系统启动并进入充电工况运行;如果储能电池的SOC大于SOC阈值,光伏面板的输出电压大于光伏储能系统的启动电压,光伏逆变器运行,且光伏逆变器的输出功率小于匹配目标功率,并持续第二预设时间,则控 制光伏储能系统启动并进入放电工况运行;如果储能电池的SOC小于SOC反充限值,且光伏面板的输出电压大于光伏储能系统的启动电压,并持续第三预设时间,则控制光伏储能系统启动并进入保护性充电工况运行。
在本发明的第二个示例中,光伏储能系统运行在充电工况时,如果光伏逆变器的输出功率小于可充电功率限值,则控制光伏储能系统切换至放电工况运行;如果储能电池的SOC大于或等于SOC高限值,且光伏逆变器停止运行,并持续第四预设时间,则控制光伏储能系统进入停止状态。
在本发明的第三个示例中,光伏储能系统运行在放电工况时,如果光伏逆变器的输出功率大于可放电功率限值,则控制光伏储能系统切换至充电工况运行;如果储能电池的SOC大于SOC反充限值且小于SOC低限值,或者,光伏面板的输出电压小于光伏逆变器的正常运行电压,并持续第五预设时间,则控制光伏储能系统进入停止状态。
在本发明的第四个示例中,光伏储能系统运行在保护性充电工况时,如果储能电池的SOC大于或等于SOC低限值,或者,光伏面板的输出电压小于光伏逆变器的正常运行电压,并持续第六预设时间,则控制光伏储能系统进入停止状态。
其中,SOC反充限值小于SOC低限值,SOC低限值小于SOC阈值,SOC阈值小于SOC高限值。
在本发明的一个实施例中,光伏逆变器停止运行时,如果光伏储能系统运行在充电工况,则控制储能电池保持当前充电功率存储光伏面板的直流电能;以及如果光伏储能系统运行在放电工况,则控制光伏储能系统进入停止状态。
需要说明的是,本发明实施例的光伏微网系统的控制方法的具体实施方式与本发明上述实施例的光伏微网系统的具体实施方式相同,为减少冗余,此处不做赘述。
本发明实施例的光伏微网系统的控制方法,在光伏面板的能量充足时,吸收光伏逆变器无法并网的功率,在光伏逆面板功率不足时,补偿光伏逆变器的直流侧功率,且不影响电网和光伏逆变器的交流谐波,由此,能够在平滑和稳定光伏逆变器输出功率的同时,提高对光伏面板能量的利用率。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (19)

1.一种光伏微网系统,其特征在于,包括:
光伏发电系统,所述光伏发电系统包括光伏面板和光伏逆变器,其中,所述光伏逆变器的直流侧与所述光伏面板的输出端相连,所述光伏逆变器的交流侧与电网相连;
光伏储能系统,所述光伏储能系统包括储能电池、电流传感器和DC/DC模块,其中,所述DC/DC模块的第一端与所述光伏面板的输出端连接,所述DC/DC模块的第二端与所述储能电池连接,所述DC/DC模块的第三端通过所述电流传感器与所述光伏逆变器的直流侧相连,所述DC/DC模块用以根据所述光伏面板的输出电压、所述光伏逆变器的直流侧的电流计算所述光伏逆变器的输出功率,并根据所述光伏逆变器的输出功率、所述光伏面板的输出电压和所述储能电池的SOC调整所述光伏储能系统的工作状态,以使所述储能电池存储所述光伏面板输出的直流电能或输出所述储能电池存储的直流电能。
2.如权利要求1所述的光伏微网系统,其特征在于,所述DC/DC模块采用BUCK-BOOST拓扑结构,所述DC/DC模块的第一端为高压侧,所述DC/DC模块的第二端为低压侧。
3.如权利要求2所述的光伏微网系统,其特征在于,所述光伏储能系统的工作状态包括停止状态和运行状态,其中,运行状态包括充电工况、放电工况和保护性充电工况。
4.如权利要求3所述的光伏微网系统,其特征在于,所述光伏储能系统处于所述停止状态,所述DC/DC模块具体用于:
在所述储能电池未充满电,所述光伏面板的输出电压大于所述光伏储能系统的启动电压,且所述光伏逆变器的输出功率大于匹配目标功率,并持续第一预设时间时,控制所述光伏储能系统启动并进入所述充电工况运行;
在所述储能电池的SOC大于SOC阈值,所述光伏面板的输出电压大于所述光伏储能系统的启动电压,所述光伏逆变器运行,且所述光伏逆变器的输出功率小于所述匹配目标功率,并持续第二预设时间时,控制所述光伏储能系统启动并进入所述放电工况运行;
在所述储能电池的SOC小于SOC反充限值,且所述光伏面板的输出电压大于所述光伏储能系统的启动电压,并持续第三预设时间,控制所述光伏储能系统启动并进入所述保护性充电工况运行。
5.如权利要求4所述的光伏微网系统,其特征在于,所述光伏储能系统运行在所述充电工况下,所述DC/DC模块具体用于:
在所述光伏逆变器的输出功率小于可充电功率限值时,控制所述光伏储能系统切换至所述放电工况运行;
在所述储能电池的SOC大于或等于SOC高限值,且所述光伏逆变器停止运行,并持续第四预设时间时,控制所述光伏储能系统进入所述停止状态。
6.如权利要求5所述的光伏微网系统,其特征在于,所述光伏储能系统运行在所述放电工况下,所述DC/DC模块具体用于:
在所述光伏逆变器的输出功率大于可放电功率限值时,控制所述光伏储能系统切换至所述充电工况运行;
在所述储能电池的SOC大于SOC反充限值且小于SOC低限值,或者,所述光伏面板的输出电压小于所述光伏逆变器的正常运行电压,并持续第五预设时间时,控制所述光伏储能系统进入所述停止状态。
7.如权利要求6所述的光伏微网系统,其特征在于,所述光伏储能系统运行在所述保护性充电工况下,所述DC/DC模块具体用于:
在所述储能电池的SOC大于或等于SOC低限值,或者,所述光伏面板的输出电压小于所述光伏逆变器的正常运行电压,并持续第六预设时间时,控制所述光伏储能系统进入停止状态。
8.如权利要求7所述的光伏微网系统,其特征在于,所述SOC反充限值小于所述SOC低限值,所述SOC低限值小于所述SOC阈值,所述SOC阈值小于所述SOC高限值。
9.如权利要求6所述的光伏微网系统,其特征在于,所述可充电功率限值等于所述DC/DC模块允许的充电功率与所述储能电池允许的充电功率中的最小值,所述可放电功率限值等于所述DC/DC模块允许的放电功率与所述储能电池允许的放电功率中的最小值。
10.如权利要求3所述的光伏微网系统,其特征在于,所述DC/DC模块还用于:
在所述光伏逆变器停止运行,所述光伏储能系统运行在所述充电工况时,控制所述储能电池保持当前充电功率存储所述光伏面板的直流电能;
在所述光伏逆变器停止运行,所述光伏储能系统运行在放电工况时,控制所述光伏储能系统进入所述停止状态。
11.如权利要求3所述的光伏微网系统,其特征在于,所述DC/DC模块还用于在所述光伏面板的输出电压与所述储能电池的电压之间的差值小于预设值时,控制所述光伏储能系统进入所述停止状态。
12.一种光伏微网系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取光伏面板的输出电压、光伏逆变器的直流侧电流和储能电池的SOC;
根据所述光伏面板的输出电压、所述光伏逆变器的直流侧的电流计算所述光伏逆变器的输出功率;
获取光伏储能系统的工作状态;
根据所述光伏逆变器的输出功率、所述光伏面板的输出电压、所述储能电池的SOC,调整所述光伏储能系统的工作状态,以使所述储能电池存储所述光伏面板输出的直流电能或输出存储的直流电能。
13.如权利要求12所述的光伏微网系统的控制方法,其特征在于,所述光伏储能系统的工作状态包括停止状态和运行状态,其中,运行状态包括充电工况、放电工况和保护性充电工况。
14.如权利要求13所述的光伏微网系统的方法,其特征在于,所述光伏储能系统处于所述停止状态时,还包括:
如果所述储能电池未充满电,所述光伏面板的输出电压大于所述光伏储能系统的启动电压,且所述光伏逆变器的输出功率大于匹配目标功率,并持续第一预设时间,则控制所述光伏储能系统启动并进入所述充电工况运行;
如果所述储能电池的SOC大于SOC阈值,所述光伏面板的输出电压大于所述光伏储能系统的启动电压,所述光伏逆变器运行,且所述光伏逆变器的输出功率小于所述匹配目标功率,并持续第二预设时间,则控制所述光伏储能系统启动并进入所述放电工况运行;
如果所述储能电池的SOC小于SOC反充限值,且所述光伏面板的输出电压大于所述光伏储能系统的启动电压,并持续第三预设时间,则控制所述光伏储能系统启动并进入所述保护性充电工况运行。
15.如权利要求14所述的光伏微网系统的控制方法,其特征在于,所述光伏储能系统运行在所述充电工况时,还包括:
如果所述光伏逆变器的输出功率小于可充电功率限值,则控制所述光伏储能系统切换至所述放电工况运行;
如果所述储能电池的SOC大于或等于SOC高限值,且所述光伏逆变器停止运行,并持续第四预设时间,则控制所述光伏储能系统进入所述停止状态。
16.如权利要求15所述的光伏微网系统的控制方法,其特征在于,所述光伏储能系统运行在所述放电工况时,还包括:
如果所述光伏逆变器的输出功率大于可放电功率限值,则控制所述光伏储能系统切换至所述充电工况运行;
如果所述储能电池的SOC大于SOC反充限值且小于SOC低限值,或者,所述光伏面板的输出电压小于所述光伏逆变器的正常运行电压,并持续第五预设时间,则控制所述光伏储能系统进入所述停止状态。
17.如权利要求16所述的光伏微网系统的控制方法,其特征在于,所述光伏储能系统运行在所述保护性充电工况时,还包括:
如果所述储能电池的SOC大于或等于SOC低限值,或者,所述光伏面板的输出电压小于所述光伏逆变器的正常运行电压,并持续第六预设时间,则控制所述光伏储能系统进入所述停止状态。
18.如权利要求17所述的光伏微网系统的控制方法,其特征在于,所述SOC反充限值小于所述SOC低限值,所述SOC低限值小于所述SOC阈值,所述SOC阈值小于所述SOC高限值。
19.如权利要求13所述的光伏微网系统,其特征在于,所述光伏逆变器停止运行时,还包括:
如果所述光伏储能系统运行在所述充电工况,则控制所述储能电池保持当前充电功率存储所述光伏面板的直流电能;
如果所述光伏储能系统运行在所述放电工况,则控制所述光伏储能系统进入所述停止状态。
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